§2.1 半導體基礎知識習題--2018-4-10.doc

2.1 半導體基礎知識習題復習題.第2章2.1半導體基礎知識習題 【課程考核內容】1、半導體類型及其導電的特點，2.1 半導體基礎知識2.1.1. 導體、絕緣體和半導體1、自然界的物質，就其導電性能，大致分為三類：導體，絕緣體，半導體。導體：自然界中很容易導電的物質稱為導體，金屬一般都是導體，如銀、銅、鋁、鐵等金屬等低價元素，其最外層電子在外電場作用下很容易產生定向移動，形成電流。絕緣體：有的物質幾乎不導電，稱為絕緣體，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。其原子的最外層電子受原子核的束縛力很強。 半導體：另有一類物質的導電特性處于導體和絕緣體之間，稱為半導體，如鍺、硅、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等。硅（Si）、鍺（Ge），均為四價元素，它們原子的最外層電子受原子核的束縛力介于導體與絕緣體之間。2、半導體導電性能有如下兩個顯著特點：（1）參雜性：往純凈的半導體中摻入某些雜質，會使它的導電能力和內部結構發(fā)生變化。（2）敏感性：當受外界熱和光的作用時，導電能力明顯變化。2.1.2 半導體類型及其導電性能1、半導體類型：半導體材料可按化學組成，可分為元素半導體（鍺Ge，硅Si等 ）和化合物半導體（砷化鎵GaAs）；按其是否含有雜質，可分為本征半導體和雜質半導體；按其導電類型可分為N型半導體和P型半導體；按其載流子類型可分為電子型半導體和離子型半導體。2、單晶體和多晶體：日常所見到的固體分為非晶體和晶體兩大類，只有單晶結構的半導體才適合制作半導體器件。 3. 本征半導體：不含任何雜質的單晶半導體，稱為本征半導體。在常溫下，本征半導體只要得到一定的外界能量，有少數(shù)價電子就能掙脫共價鍵和原子核對它的束縛，從而成為自由電子，同時在原來的位置中留下一個空位，稱為空穴。本征半導體受熱或得到其它能量而激發(fā)出電子-空穴對的現(xiàn)象稱為本征激發(fā)。本征激發(fā)后，產生一個自由電子的同時，也就產生一個空穴，在本征半導體中，自由電子和空穴是成對出現(xiàn)的，常稱為電子-空穴對。在電場作用下能作定向運動的帶電粒子所以把它們統(tǒng)稱為載流子。所以，熱激發(fā)后本征半導體將產生兩種載流子，電子和空穴。4. N型半導體(Negative)：N型半導體符號為Negative負的含義，由于電子帶負電，故得此名。在本征半導體硅或鍺的晶體內摻入微量的五價元素雜質，如磷，銻等，就形成了N型半導體。N型半導體中自由電子占絕大多數(shù)，自由電子為其多數(shù)載流子，空穴則為少數(shù)載流子。5P型半導體：P型半導體為Positive正的含義，由于空穴帶正電，故得此名。在本征半導體中摻進微量的三價元素，如硼，就構成了P型半導體。在P型半導體中，空穴數(shù)遠大于自由電子數(shù)，空穴為多數(shù)載流子，而自由電子為少數(shù)載流子。2.1.3 PN結及其單向導電性經過特殊的工藝加工，將P型半導體和N型半導體緊密地結合在一起，則在兩種半導體的交界面處就會出現(xiàn)一個具有特殊物理現(xiàn)象的極薄區(qū)域，稱它為PN結。 當P型半導體與N型半導體結合在一起時，在交界面的兩側形成一個空間電荷區(qū)，這就是PN結，也稱阻擋層，耗盡層。2.PN結的單向導電性 (1)加正向電壓PN結導通：PN結兩端加正向電壓時，即P區(qū)接電源正極，N區(qū)接電源負極，此時在外電場的作用之下，PN結空間電荷區(qū)變窄， 耗盡層變窄， PN結正向電阻小， PN結外加正向電壓時處于導通狀態(tài)，又稱正向偏置，簡稱正偏。(2)加反向電壓PN結截止給PN結加反向電壓時，外加電場的方向與內電場的方向相同，因而加強了內電場的作用，使勢壘加高，也就是使PN結的阻擋層變寬，PN結反向電阻大，PN結截止。掌握【結論】從上述可知， PN結加正向電壓時，PN結導通；加反向電壓時，PN結截止。這種特性稱為PN結的單向導電性。2.1半導體基礎知識自測題一、填空題1、自然界的物質，就其導電性能，大致分為三類：導體， ， 。2、自然界中很容易導電的物質稱為 ，金屬一般都是導體，如銀、銅、鐵等金屬。3、有的物質幾乎不導電，稱為 ，如橡皮、陶瓷、塑料和石英。 4、另有一類物質的導電特性處于導體和絕緣體之間，稱為 ，如鍺、硅、砷化鎵和一些硫化物、氧化物等。 5、半導體導電性能有如下兩個顯著特點：（1） ：往純凈的半導體中摻入某些雜質，會使它的導電能力和內部結構發(fā)生變化。（2） ：當受外界熱和光的作用時，它的導電能力明顯變化。6、半導體類型：半導體材料可按化學組成，可分為元素半導體（鍺Ge，硅Si等）和 物半導體（砷化鎵GaAs）；按其是否含有雜質，可分為本征半導體和 半導體；按其導電類型可分為N型半導體和 型半導體；按其載流子類型可分為電子型半導體和 型半導體。7、完全純凈的、不含其他雜質且具有晶體結構的半導體稱為 半導體。 8、本征半導體受熱或得到其它能量而激發(fā)出電子-空穴對的現(xiàn)象稱為 。 9、在電場作用下能作定向運動的帶電粒子所以把它們統(tǒng)稱為 ，10、半導體中有兩種載流子即電子和 。11、本征半導體中，自由電子和空穴總是成對出現(xiàn)，稱為 。12、半導體中兩種載流子：帶負電的 和帶正電的 13、雜質半導體有兩種 ：N 型半導體和 型半導體。14、在本征半導體硅或鍺的晶體內摻入微量的五價元素雜質，如磷，銻等，就形成 型半導體。15、N 型半導體 稱為多數(shù)載流子(簡稱多子)， 稱為少數(shù)載流子(簡稱少子)。16、在本征半導體中摻進微量的 價元素，如硼，就構成了P型半導體。17、P 型半導體 為多數(shù)載流子， 為少數(shù)載流子。18. 雜質半導體總體上保持電 性。19、將P型半導體和N型半導體緊密地結合在一起，則在兩種半導體的交界面處就會出現(xiàn)一個具有特殊物理現(xiàn)象的極薄區(qū)域，稱它為 結。20. P型半導體和N型半導體在交界面的兩側形成一個 區(qū)，這就是PN結，也稱 層，耗盡層。21、PN結兩端加正向電壓時，即P區(qū)接電源 極，N區(qū)接電源 極22、PN結兩端加正向電壓時，PN結空間電荷區(qū)變 ，PN結正向電阻 23、PN結兩端加反向電壓時，PN結空間電荷區(qū)變 ，PN結反向電阻 24、PN結加正向電壓時，PN結導通；加反向電壓時，PN結截止。這種特性稱為PN結的 性。25、PN結加正向電壓時，PN結 ；加反向電壓時，PN結 。這種特性稱為PN結的單向導電性。二、選擇題1. PN結的單向導電性是指( )。 A加正向電壓導通，加反向電壓截止 B加正向電壓截止，加反向電壓導通C加正向電壓導通，加反向電壓導通 D加正向電壓截止加反向電壓截止2. P型半導體中，( )是多數(shù)載流子。 A空穴 B電子 C電子和空穴3. N型半導